fontes alternativas de energia e mudanças …são paulo, sp, rj, 04 de abril de 2011 fontes...
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Jailson B. de Andrade
(Instituto de Química, UFBA; INCT de Energia e Ambiente)
[Arnaldo Alves Cardoso, (UNESP) Carlos Nobre (INPE),
Gláucia Mendes Souza (IQ-USP) e Luiz Ramos (UFPR)]
São Paulo, SP, RJ, 04 de abril de 2011
Fontes Alternativas de Energia e
Mudanças Climáticas
Química para um mundo melhor
Ano Internacional da Química tem como meta promover, em âmbito mundial e em todos os níveis educacionais, o conhecimento químico e a reflexão sobre o papel da Química na criação de um mundo sustentável. O Brasil, através dos órgãos representativos da Química Brasileira, une-se à UNESCO e à IUPAC para celebrar este acontecimento e também para apresentar um conjunto de idéias e ações destinadas à melhoria da educação e da pesquisa em Química no país.
Robert Boyle (1627-1691) His work in chemistry
was aimed at establishing it as a mathematical
science based on a mechanistic theory of matter.
O Fim da Alquimia?!
A Tabela de Mendeleiev
Dmitri Ivanovitch Mendeleïev
(1834 - 1907)
Na década anterior, Darwin descobrira que todas as
formas de vida progrediam por evolução. Dois
séculos antes Newton descobrira que o universo
operava segundo a gravidade. Os elementos
químicos eram a cavilha entre os dois. A descoberta
desta estrutura faria pela química o que Newton
fizera pela física e Darwin pela biologia. Revelaria o
esquema do universo!
Paul Strathern, O Sonho de Medeleiev (2002).
(1868)
India:Celebrating the „mother of all science‟, Richa Malhotra (S. Ramaseshan Fellow),Bangalore 560 080, India.
UNESCO – IUPACFrom Matter to Life: Chemistry, Jean Marie-Lehn
Estados Unidos“Global Challenges/Chemistry Solutions.” U.S. kickoff of the International Year of Chemistry, with a panel discussion, which centered on energy, human health, food, and water.ACS President Nancy B. Jackson said the event underscored a need for the U.S. to “take a leadership role in using the chemical enterprise to make the world a better place.”
Africa do Sul“We live healthy lives on a dying planet.” Werner Van Zyl, a chemistry professor at the University of KwaZulu-Natal, & Daniel G. Nocera, a chemistry professor at Massachusetts Institute of Technology, “living healthy on a dying planet.”
Mudança ClimáticaA
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Limites Críticos Para a Sustentabilidade
Grandes Experimentos(em andamento...)
Explosão Demográfica Aquecimento Global
O Progresso da
Tecnologia
O Progresso da
Evolução
Consiliência0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
bilh
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s
1800 1850 1900 1950 2000 2050
anos
População do Planeta
Ambiente
Pobreza
Terrorismo, Guerra, Violência
Doenças
Educação
Democracia
População
Energia
Água
Alimentos
O Desafio Energético
A Base da Prosperidade
Século XX = Óleo
Século XXI = ???
DIFICULDADES:
perda da confiança do público - segurança;
manejo do lixo radioativo;
estimar as reservas de urânio;
utilização de outros elementos radioativos (e.g. 239Pu, 232Th); e
proliferação de armas nucleares.
LIMITAÇÕES
não poderá substituir o uso dos combustíveis fosseis no transporte de
pessoas e cargas.
uma grande planta de energia nuclear produz cerca de um GW de energia;
ENERGIA NUCLEAR
Fissão
para substituir 10 TW de combustível fóssil que o mundo
consome atualmente seria necessário construir 10.000
plantas de um GW, uma por dia nos próximos 30 anos
FUSÃOaté o momento, as reações de fusão têm sido
realizadas em escala de laboratório e não produzem mais
energia do que a necessária para que estas ocorram.
Desafios Tecnológicos
geração, estocagem e transporte de H2,
velocidade de reação do O2 nos eletrodos
custos da membrana e do catalisador são elevados.
uso de metanol - os problemas de estocagem do combustível são minimizados,
mas surgem outros como, por exemplo, a formação de CO2.
células combustíveis para automóveis - custo atual de US$ 4,000/kW .
viabilidade quando atingirem, pelo menos US$ 1,500/kW.
CÉLULAS COMBUSTÍVEIS DE
HIDROGÊNIO
Formação de CO2 a produção de hidrogênio liquido a partir de:
gás natural - mais de 20kg de CO2 por cada 1kg de H2 produzido.
carvão - mais de 30kg de CO2 por cada 1kg de H2 produzido.
ENERGIA SOLAR
Tem sido mais utilizada de forma indireta
As células fotovoltaicas conhecidas podem converter, no máximo,
30% da luz solar incidente em eletricidade.
Captação da energia solar, em grande escala, é uma tarefa
complexa,
A perda de intensidade é parcialmente devido à reflexão e absorção
de energia pelas nuvens e a atmosfera, como também pela luz do
sol espalhar-se sobre uma superfície esférica e em movimento.
Estocagem e Transmissão.
mesmo opções levantadas de captar energia solar no espaço,
utilizando coletores em órbita geoestacionaria, enfrentariam
problemas tecnológicos.
86.000 TW
... Luz do Sol que a folha traga e traduz,
em verde de novo, em folha, em graça,
em vida em força, em luz...
Caetano Veloso
Combustíveis Derivados de Biomassa
O Brasil é hoje o único, no mundo, que produz combustível líquido a
partir de fontes renováveis a preços competitivos com os dos
derivados de petróleo e sem qualquer subsídio..
Produz 15 bilhões de litros de etanol, a partir de cana-de-açúcar, por ano
5200 L de etanol / hectare a preço menor do que US$ 0,60 por galão (3,6 L)
NÃO EXISTE SOLUÇÃO ÚNICA
1 tonelada de cana é equivalente a 1 barril de petróleo
50.000.000 hectares de cana representa
300.000.000 barrís de petróleo ou 820.000 barris/dia
(o consumo atual de petróleo no Brasil é de 1,7 mm b/dia)
Oleaginosas de
acordo com as
várias regiões
brasileiras
Desafios??!!
A cultura de soja para a produção de óleo
tem baixa produtividade (10 a 12 vezes
menor) quando comparada com a da cana de
açúcar para etanol.
Para a produção de 8 unidades de energia na
forma de etanol (cana de açúcar) consome-
se 1 unidade de combustível
No caso da soja, cerca de 1,43 pára 1!
Principais Desafios da Humanidade
nos próximos 50 anos
1. Energia
2. Água
1.000.000.000 de pessoas
Não tem acesso a água com
qualidade para consumo
A produção de 1.000 Kg de grãos,
exige 1.000.000 Kg de água
O Desafio da Água
Água
Usos da água
Mundo Brasil
Agricultura 70% 70%
Indústria 20% 10%
Ab. Urbano 10% 20%
Principais Desafios da Humanidade
nos próximos 50 anos
1. Energia
2. Água
3. Alimentos
F. Haber J. Döbereiner
Síntese da amônia
fixação biológica de
nitrogênio (FBN)
O Desafio dos Alimentos
Alimentos 2000 6.3 bilhões
2050 8-10 bilhões
Produção, estocagem,
transporte e garantia de qualidade
4 bilhões de pessoas vivendo em cidades
Consumimos 45 % das plantas
terrestres direta ou
indiretamente!
Atualmente ainda somos
caçadores – coletores de
ENERGIA.
Precisamos passar a ser
PRODUTORES!
Energia & Futuro
Captura da Energia Solar;
Baterias recarregaveis;
Celulas combustíveis;
Hidrogênio: produção, estocagem e transporte;
Lixo radioativo;
Supercondutores para distribuição de energia;
Carvão: catalisadores para uso limpo e conversão;
Uso de biomassa como fonte renovável;
Sequestro de dióxido de carbono;
Redução de Energia de uso doméstico e industrial
Desafios Atuais da Ciência para a Energia Sustentável
1. O uso apropriado de Energia é o principal desafio a ser enfrentado;
2. Escassez e o preço alto dos combustíveis fosseis (CF) não limitarão o
seu uso;
3. A influencia do CO2, emitido pelos CF, no aquecimento global será o
fator limitante;
4. Para manter os níveis atmosféricos de CO2 estabilizados em torno de
550 ppm em 2050 serão necessários 20 TW (> do que o consumo atual)
de “energia sem carbono”. Se for substituído cerca de 10 TW a
concentração de CO2 (em 2050) ficara em torno de 750 ppm!;
5. Só a energia solar poderá prover 10 a 20 TW de “energia sem
carbono”;
6. Só um intenso programa de P&D, iniciando já, poderá alterar as
previsões de aquecimento global!
EducaçãoEducaçãoEducação
Cidadania
Sustentabilidade:Agenda do Século XXI
Educação, Ciência, Tecnologia e Inovação
É preciso, pois, educar para inovar e inovar para educar!
Eppur
Se mueveGalileo
Não temos vizinhos!Ricardo Ferreira
A Terra é
AzulGagarin
Grato pela Atenção !
2011 – Ano Internacional da QUÍMICA
QUÍMICA PARA UM MUNDO MELHOR